多舉措優化基礎生態學實驗教學模式探析

楊世勇 黃永杰

摘要 針對當前生態學實驗教學存在的教學效果差，實驗報告撰寫不規范，學生積極性差，成績評價體系不適當等諸多弊端，結合個人實驗教學的切身體會，提出了從實驗課準備、實驗內容的導入、實驗內容設置、實驗報告撰寫到實驗課程考核多舉措優化基礎生態學實驗教學效果的教學模式。

關鍵詞 普通生態學；實驗教學；教學改革；創新性實驗；人才培養

中圖分類號 S-01；G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）08-02519-02

Optimization for Experiment Teaching Pattern of Fundamental Ecology with Multiple Measures

YANG Shiyong et al

（School of Life Sciences， Anhui Normal University， Wuhu， Anhui 241000）

Abstract Aiming at the current teaching pattern of ecological experiment characterized by poor teaching efficiency， abnormal reports representation， lower learning enthusiasm and inadequate performance assessment system， multiple approaches that may optimize the teaching efficiency of ecological experiments， like the preparation of ecological experiment， the introduction and arrangement of experimental contents， the presentation of experimental report， the evaluation of the arrangement of experimental course， were recommended based on personal teaching experience.

Key words Fundamental ecology； Experiment teaching； Teaching reform； Innovative experiment； Talents training

生態學是一門研究生物與環境之間相互關系的科學。自20世紀60年代人類面臨人口、資源、環境等一系列問題以來，生態學因其理論性、應用性、針對性和多學科交叉性等綜合性而受到廣泛關注。目前，生態學不僅在理論和方法上，而且在研究對象的范疇、規模和尺度上都逐漸成熟起來。生態學的基礎理論、定量測定方法、建模技術以及系統分析方法是解決自然界和人類社會面臨的迫切問題的基礎。在解決當前社會問題時，生態學的作用不單純是作為一個學科參與其過程的探索，其作用還在于在科學和社會之間建立起一座橋梁[1]。為了適應社會經濟發展和生態環境建設對生態學人才的迫切需要，全國已有50余所高校開設了生態學本科專業[2]。安徽師范大學生命科學學院也于近年確立了生態學本科-碩士-博士的人才培養模式。

實驗教學是高等教育的重要組成部分。生態學實驗是驗證和發展生態學理論知識的重要環節，是對學生進行綜合能力和科研素質訓練的重要手段，是理論知識向實踐過渡的重要過程。因此，生態學實驗的教學方法是否得當、實驗課程體系和考核體系是否完善，對于保證生態學實驗課教學效果，培養學生的生態學素養、創新意識、動手能力、數據分析能力和科技論文撰寫能力都至關重要[3]。實驗教學如何順應時代要求，實現新世紀高素質、創新型人才培養的目標，是迫切需要解決的課題。為此，教研室全體教師從實驗準備、實驗內容的導入、實驗內容的設置、課程考核等方面入手，優化生態學實驗教學的教學模式。

1 實驗前的準備

實驗前的準備工作不僅包括實驗材料的準備和必需試劑的配制，還包括實驗內容的導入。可以說，實驗材料的準備和試劑配制是基礎。多年的實驗教學實踐表明，實驗材料對待測生態因子的敏感性和試劑配制是否規范，是實驗成敗的關鍵。在測試溫度脅迫對花粉活力和萌發率的影響時，先后選取了百合、菊花、南瓜和絲瓜4種植物的花藥，0.1%、0.5%和2.0%的TTC以及多種溫度組合進行預實驗，最終發現絲瓜花粉，4 ℃、25 ℃和45 ℃（類似于溫度影響絲瓜花粉萌發的“三基點”） 的溫度組合以及2.0%的TTC是獲取較佳實驗效果的植物-溫度-試劑組合，同時還發現絲瓜花粉在瓊脂粉溶液中不萌發，而在瓊脂培養基上才能萌發的現象。教師本人在預實驗的基礎上發現并解決了問題，大大提升了實驗效果。正是因為意識到預備實驗對于實驗教學的補充和促進作用，歷任實驗準備人員和教師都將實驗材料的精選、預備實驗和試劑配制的規范性作為實驗教學的第一要務。

2 實驗內容的導入

如上所述，實驗材料的準備和試劑配制是實驗成功與否的基礎，而實驗內容導入環節是否具有感染力也會直接影響學生進行實驗探究的積極性。教研室的老師同時也兼任本課程的實驗員，都對本學科的實驗內容了如指掌。筆者的做法是將實驗課內容整合到生態學的課程教學中，用大量詳實的數據和圖片展示實驗過程和實驗結果，讓學生學到實驗課教材之外的知識點，在實驗尚未開始前已對學科實驗有個感性認識。以“溫度對花粉活力和萌發率的影響”這一實驗為例，在教學過程中不局限于書本中所述的花粉上NAD（P）H2的H將TTC還原生成紅色化合物這一原理，還進一步拓寬學生的視野，向學生講授除TTC法外的其他方法，如IKI法、熒光法、醋酸洋紅法和過氧化物酶法，并分析各法的利弊。雖然實驗內容來源于教材，但在實驗內容導入時，會將更深層次的知識點傳授給學生。一些在研究生學習階段才能遇到的學術內容，都提前對學生進行熏陶。同時，還鼓勵感興趣的學生采用教科書上沒有提到的實驗方法對本實驗進行驗證。這也是安徽師范大學生命科學學院本科生考研初試通過率和復試錄取率均名列省內前茅的原因之一。正因如此，學生在走上工作崗位或繼續深造時均受到好評。多個研究所和“985”院校均接受安徽師范大學的保送研究生。

3 實驗內容的設置

傳統的生態學實驗內容陳舊、單一、簡單，不能緊跟時代脈博，極大地影響了學生的生態學專業訓練，也不利于“培養和發展學生的專業實驗素質”這一基本培養目標的實現[4]。生態學的課程內容十分豐富，受課時和客觀因素所限，也不可能以實驗的形式一一進行驗證。因此，必需在實驗內容的設置上下功夫，選取既反映生態學的學科特點，又符合學生認識生態學知識的實驗內容。

在實驗內容的設置上，同國內流行的實驗教學內容一樣，教研組也開設基礎性實驗、設計性實驗和創新性實驗3塊內容[2，4]。在基礎實驗階段，讓學生盡可能多地接觸到后續設計性和創新性實驗中會用到的儀器設備，教會學生如何正確選擇待測生境或研究對象，得到有效的監測數據，以及如何在實際儀器操作過程中減少人為誤差和系統誤差。更重要的是，在此階段逐步培養學生的科研素養，讓學生養成科學、嚴謹、實事求是的實驗態度。經過基礎實驗階段的洗禮，學生已掌握了基本的實驗技能，可以獨立開展設計性和創新性實驗。結合“校級、省級和國家級大學生創新性實驗計劃項目”、“安徽師范大學-中科院水生所武漢東湖國家級大學生校外實踐教育基地項目”等，鼓勵學生像科研人員一樣，充分查閱文獻，確定科研項目，設計技術路線，制訂出具體的實驗方案。在此過程中，教師負責審核學生的實驗方案，評估其科學性、嚴謹性、可實施性，確保創新性研究實驗能完成既定任務。到目前為止，生態學2011 級本科生均已進入相關導師實驗室進行創新性實驗，5個團隊共15名學生獲得國家級大學生創新性實驗項目資助；2013年底全院以本科生為第一作者的CSCD論文已達7篇，這極大地刺激了學生科研探索和創新的積極性。

教研組還追蹤學科前沿，及時調整實驗內容和培養方案，將化感作用、多重營養關系、害蟲耐藥性的演變等與農業、林業和牧業密切相關的生態學原理補充到實驗教學中來。

4 實驗報告的撰寫

實驗報告是學生實驗結果的真實記錄，來不得半點虛假的成分。在批閱學生實驗報告時，最初常發現數據雷同、互相抄襲的情況，還發現有些學生為了迎合實驗原理，讓數據好看，隨意篡改實驗原始數據。對此，一旦發現即嚴厲批評。實驗和科研一樣，允許失敗，只要給出合理的解釋，能夠收獲啟示的也不失為一個好研究、好實驗。

任何一個完整實驗都包括實驗原理 （相當于科研論文中的引言）、材料與方法、結果、討論和結論，是科研論文的縮影。因此，在實驗報告中，這些環節都必需一一呈現，否則該實驗報告就不完整。根據個人的多年教學經驗，多數學生只是將實測數據進行計算、匯報，然后上交作業便草草了事。對此，筆者采取緊盯策略，逐步糾正學生的不良習慣和風氣，即學生隨堂上交作業，教師及時發現問題，并責成學生改正，否則不予以接收。連續多次后，學生的不良習慣已基本得到改正。

5 實驗課程的考核

實驗課成績既是對學生實驗能力的綜合評價，又是促進學生不斷提高綜合素質的動力。以往的成績評定主要從實驗操作、實驗報告的規范性和實驗紀律方面進行評價，現在則結合學生實驗方案設計的創新性、可行性、結果的可靠性、團隊合作精神和參與度等進行綜合評價。實驗考核成績由實驗報告、創新性實驗和期末考試成績組成，三者所占的權重分別為30%、40%和30%。每個環節都考核學生的動手能力、分析實驗數據的能力和參與意識。研究性實驗階段著重考查學生的創新意識和團隊合作精神。這樣可以保證整個考核貫穿實驗課的始終，這種考核方式要求學生必須重視每個環節的學習和實踐，從而提高他們實驗學習的效果和質量[2]。

6 結語

如何切實有效地提高實驗課的教學效果和教學質量，扭轉學生對實驗課的態度，提高學生的積極性和主動性，培養出高素質、高創新性的人才，是一項復雜的系統工程。在國家教育投入持續增長、實驗室硬件設施日趨完善的情況下，教務人員也應不斷探索和總結教學經驗，積極進行教學改革和實踐；學院和學校層面也應開放教學資源[4]，加大實驗教學經費投入，創造實驗員進修訪學的機會，使實驗課真正成為提高學生綜合素質的重要平臺。

參考文獻

[1]

孫振鈞，周東興.生態學研究方法[M].北京：科學出版社，2010：7.

[2] 馮遠嬌，陳桂葵，蘇貽娟，等.《生態學實驗研究方法與技術》課程改革探討[J].湖南科技學院學報，2013，34（2）：192-194.

[3] 項賢領，席貽龍.生態學設計性實驗教學與科研相結合的模式探索[J].生物學通報，2009，44（11）：30-32.

[4] 朱凡，王光軍，項文化，等.普通生態學實驗課程教學改革探索[J].中南林業科技大學學報：社會科學版，2010，4（4）：162-163.